Escalares y vectores: definición y diferencia
Pastel de física
Recién horneé una tarta de manzana. ¿Quieres una pieza? Hagámoslo un juego. Voy a poner el pastel en la mesa, vendarle los ojos y darle instrucciones para el pastel. Veremos qué tan rápido puede encontrarlo. Listo? Camine 10 metros, luego 5 metros, luego 12 metros, luego 5 metros.
¿Encontraste el pastel? ¿No? Eso es imposible. Te dije exactamente cuánto tenías que caminar. Te daré otra oportunidad. Camine 10 metros al norte, luego 5 metros al oeste, luego 12 metros al sur, luego 5 metros al este. ¡Felicidades! Pastel bastante sabroso.
Lo crea o no, esta pequeña prueba fue un ejemplo perfecto de las similitudes y diferencias entre las cantidades escalares y las cantidades vectoriales en la física, y por qué no puede permitirse el lujo de mezclar las dos cuando intenta resolver un problema.
Cantidades escalares
Comenzaremos definiendo una cantidad escalar. Un escalar es cualquier cantidad que no incluye una dirección. En el primer intento de tu desafío de pastel, 10 metros, 5 metros y 12 metros eran escalares. Todo lo que les proporcioné fueron distancias sin direcciones de viaje. Sin una dirección, no tenía idea de qué dirección se suponía que debía comenzar a caminar y no tenía idea de qué camino tomar. En este caso, necesitaba más información.
Ahora podría estar pensando que a los escalares les falta algo y siempre se debe agregar una dirección, pero este no es el caso. Hay muchos valores en física que solo existen como escalares. Estos incluyen velocidad, masa, carga eléctrica, energía y temperatura. Veamos la temperatura como ejemplo. Si te digo que afuera hace 31 grados Celsius, sabes que hace bastante calor. El número por sí solo es suficiente para proporcionar toda la información que necesita. Para ir un paso más allá, ni siquiera hay una forma de poner lógicamente una dirección en una medición de temperatura.
Cantidades vectoriales
Ahora veamos las cantidades vectoriales. Un vector es cualquier cantidad que involucre una magnitud y una dirección. Durante su segundo intento de encontrar el pastel, agregué direcciones a la cantidad de metros que necesitaba caminar. Diez metros al norte, 5 metros al oeste, 12 metros al sur y 5 metros al este fueron todos los vectores. Diez, cinco, doce y cinco son las magnitudes de las distancias que necesita viajar. Norte, sur, este y oeste proporcionaron la dirección de viaje. En este caso, necesitaba ambas piezas de información para resolver el problema y encontrar el pastel.
En física, se encuentran muchas cantidades que se representan como vectores: aceleración, desplazamiento, velocidad y campos eléctricos y magnéticos. Es importante recordar que necesita tanto una magnitud (10 metros) como una dirección (norte) para representar completamente el vector. Olvidar agregar la dirección puede hacer que las preguntas sean incorrectas, incluso si calcula todas las magnitudes correctamente.
Resumen de la lección
Repasemos brevemente los escalares y los vectores. Un escalar es cualquier cantidad que no incluye una dirección. Las mediciones como la temperatura o la velocidad no necesitan una dirección para ser correctas y completas.
Un vector es cualquier cantidad que involucre una magnitud y una dirección. La aceleración, la velocidad y el desplazamiento requieren una magnitud (qué tan rápido, lejos o la tasa) y una dirección (norte, sur o cualquier otro término direccional) para ser considerados correctos.
Los resultados del aprendizaje
Después de esta lección en video, debería poder:
- Diferenciar entre cantidades escalares y vectoriales
- Proporcione ejemplos de ambos tipos de cantidades